原创《用于太阳能光伏并网发电的五电平逆变器》：此文是一篇太阳能光伏论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
摘 要：为更好地实现太阳能光伏并网发电,在二电平太阳能光伏并网发电逆变器基础上,通过改进DC-DC变换器结构,采用按低次谐波含量最少原则产生阶梯波的调制策略,设计一种新型五电平逆变器.应用Simulink对新型五电平逆变器单相系统模型进行仿真,结果表明：在输出电平相同的情况下,新型五电平逆变器比二电平逆变器的输出电压谐波含量明显降低、逆变效率得到提高, 适用于低压输入、高压大功率输出的太阳能光伏并网发电.
关键词：多电平逆变器; 光伏并网发电; 太阳能
中图分类号：TM615.2；TM464.23；N945.1 文献标志码：A
Five-level inverter for solar photovoltaic grid-connected
power generation
XIA Yongming1, SUO Zhimin1, WANG Yang2, YANG Pengju1, KONG Fanhua1
(1.Logistics Engineering College, Shanghai Maritime Univ., Shanghai 201306, China;
2.School of Electrical Engineering, Shanghai Dianji Univ., Shanghai 200240, China)
Abstract： In order to realize solar photovoltaic grid-connected power generation better, on the basis of two-level inverter for solar photovoltaic grid power generation,and by improving the structure of DC-DC tranormer and adopting the modulation strategy to produce step we with minimum low order harmonic quantity, a new-type of five-level inverter is devised. Simulink is used to simulate the single-phase system model of the new-type of five-level inverter. The result shows that the output voltage harmonic content of the new-type of five-level inverter is cut obviously under the same output level and the inverting efficiency increases as compared to two-level inverters. And the new-type of five-level inverter is suitable to solar photovoltaic grid-connected power generation with low voltage input and high voltage high-power output.
Key words： multilevel inverter; photovoltaic grid-connected power generation; solar energy
0 引 言
大力推广可再生清洁能源是解决能源紧缺和环境污染两大世界难题的有效方法.太阳能光伏并网发电系统是一套可以将太阳能转换成正弦电能并输送到电网上的系统.与光伏离网发电不同,光伏并网发电必须满足电网对分布电源的要求,如谐波、孤岛效应、短路比和同步等.按照GB/Z 19964—2005《光伏发电站接入电力系统技术规定》,光伏电站接入电网后,公共连接点的谐波电流应满足GB/T 14549—1993《电能质量公用电网谐波》的规定,各谐波次数应限制在表1所列的百分比内.
表1 电流谐波限值谐波种类谐波次数小于电流畸变限值/%奇次谐波3~94.011~152.017~211.523~330.6偶次谐波2~81.010~320.5
逆变器使用大量的电力电子元件,在DC-AC变换过程中不可避免地会产生谐波,因此并网逆变器的质量和性能对电网有着至关重要的影响.多电平逆变器与传统两电平逆变器相比,主要优势在于：输出电压的谐波含量低、逆变效率高,适合低谐波、高压大功率输出等.为进一步降低输出电压的谐波含量,本文设计一种用于光伏并网发电系统［1-3］的新型五电平逆变器,并就实现新型五电平逆变器光伏并网发电系统的一些问题,包括DC-DC变换器的改进、同步并网、新型拓扑结构和PWM控制方法等,从系统结构和控制策略两个方面进行介绍,最后给出仿真结果.
1 光伏并网系统结构
1.1 结构框图
光伏并网系统以TMSLF 2407数字信号处理器为控制电路的核心芯片,其结构框图见图1.由图可知,该系统主要由两部分组成,前级的DC-DC变换器和后级的DC-AC逆变器通过DC-link相连接.光伏阵列所发的是直流电,需要使用逆变器将直流电转换为交流电.
系统通过控制DC-DC变换器开关管的占空比调节系统的电压或电流工作点.DC-link的作用是连接DC-DC变换器和DC-AC逆变器,并实现最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）传递；DC-AC逆变器的逆变部分由新型五电平逆变器完成.
1.2 DC-DC变换器结构的改进
并网逆变器实质上是一个有源逆变系统.为保证有源逆变电源侧工作,并网系统中包含有DC-DC变换器.DC-DC变换器输出直流源可以分为电流型和电压型两大类,而电压型并网逆变器一直是逆变器研究的重点.这主要是因为电压型逆变器中储能元件电容、储能效率、体积、等与电流型逆变器中储能元件相比具有明显的优势.但可再生能源并网发电系统存在电压较低、电压变化范围较大等问题,用电压型并网逆变器往往需要经过升压和稳压变换后才能实现电压型并网发电.电流型并网逆变器可以弥补电压型并网逆变器的不足,具有并网电流不受电网影响、恒流性能好、短路比(接入点短路电流与分布式电源机组的额定电流之比)较低等特点,即使在电网波动或畸变的情况下也能实现高质量馈电.
本文在分析导抗变换器［4］的基础上,设计一种单相电流型并网逆变器拓扑结构,提供五电平逆变器所需正、负两组电源,见图2.该结构利用导抗变换器电压源—电流源变换特性,用高频电感和高频变压器替代传统电流型并网逆变器中的工频电感和工频变压器,不但可以降低系统成本、实现装置小型化,还可以减少能量传递过程中的功率损耗、进一步提高系统效率,并且可在单相的基础上扩展为三相电流型并网逆变器.
该DC-DC变换器设计的主要储能元件是电感L1和L2,体现出DC-DC变换器电流源性质,可较好地适应光伏电池类似电源的特性,完全满足《城市电力网规划设计导则》中有关短路比不低于10的要求.DC-DC变换器避免使用大容量电解质电容,可以延长电容使用寿命,进一步提高系统可靠性.
太阳能光伏论文参考资料：
结论：用于太阳能光伏并网发电的五电平逆变器为关于本文可作为相关专业太阳能光伏论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文太阳能光伏论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
